一种涡轮叶片高温疲劳试验夹具.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109632285A(43)申请公布日2019.04.16(21)申请号201910137320.4(22)申请日2019.02.25(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号(72)发明人王荣桥胡殿印张斌潘锦超鄢林郝鑫奕曹福粱(74)专利代理机构北京科迪生专利代理有限责任公司11251代理人安丽成金玉(51)Int.Cl.G01M13/00(2019.01)G01N3/04(2006.01)G01N3/18(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图5页(54)发明名称一种涡轮叶片高温疲劳试验夹具(57)摘要本发明涉及一种涡轮叶片高温疲劳试验夹具，包括上夹头、分半内夹块、上支撑板、榫槽夹块、挡板、下夹头，上下夹头分别与疲劳试验机相连，上支撑板和榫槽夹块下端矩形块位于上下夹头的凹槽中、可沿凹槽滑动，涡轮叶片叶身上部与分半内夹块连接后装入上支撑板中部的倒梯形体空腔，涡轮叶片榫头与榫槽夹块相连，挡板通过螺栓固定在榫槽夹块上、限制叶片榫头的沿榫槽轴线的移动。上下夹头前后左右各有两个螺钉孔，试验过程中可通过控制调节螺钉的旋入深度改变上支撑板和榫槽夹块的位置，进而改变涡轮叶片中心线与疲劳机轴向载荷相对位置，当两者不重合时，涡轮叶片除单轴载荷外还将承受附加的弯曲载荷，从而模拟涡轮叶片考核截面服役时的复杂应力场。CN109632285ACN109632285A权利要求书1/1页1.一种涡轮叶片高温疲劳试验夹具，其特征在于：包括，上夹头、分半内夹块、上支撑板、榫槽夹块、挡板和下夹头；上夹头和下夹头中部为空腔、下部为带有凹槽的承力齿；榫槽夹块下端为矩形块；上夹头与疲劳试验机上端相连；下夹头与疲劳试验机下端相连；上支撑板位于上夹头的凹槽中，沿所述凹槽滑动；榫槽夹块下端矩形块位于下夹头的凹槽中，沿所述凹槽滑动；涡轮叶片叶身上部与分半内夹块连接后装入上支撑板中部的倒梯形体空腔；涡轮叶片榫头与榫槽夹块相连；挡板通过螺栓固定在榫槽夹块上，限制叶片榫头的沿榫槽的轴线移动。2.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片高温疲劳试验夹具，其特征在于：所述上夹头的中部空腔的高度比上支撑板高度高0.5-1mm，保证上支撑板能从侧面进入上夹头的内部空腔中。3.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片高温疲劳试验夹具，其特征在于：所述下夹头的中部空腔高度比榫槽夹块下端矩形块高度高0.5-1mm，保证榫槽夹块下端矩形块能从侧面进入下夹头内部空腔中。4.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片高温疲劳试验夹具，其特征在于：所述上夹头凹槽长度比上支撑板长度长20-30mm，上夹头和凹槽宽度比上支撑板宽度宽20-30mm，并且上夹头的下部承力齿边缘距离涡轮叶片10-20mm，保证上支撑板沿上夹头的凹槽滑动。5.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片高温疲劳试验夹具，其特征在于：所述下夹头凹槽长度比榫槽夹块下端矩形块长度长20-30mm，下夹头和凹槽宽度比榫槽夹块下端矩形块宽度宽20-30mm，并且下夹头的下部承力齿边缘距离涡轮叶片10-20mm，保证榫槽夹块下端矩形块沿下夹头的凹槽滑动。6.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片高温疲劳试验夹具，其特征在于：所述上夹头和下夹头的前后左右各有两个螺钉孔，通过控制调节螺钉的旋入深度改变上支撑板和榫槽夹块的位置，进而改变涡轮叶片中心线与疲劳机轴向载荷相对位置；当涡轮叶片中心线与疲劳机轴向载荷不重合时，涡轮叶片承受单轴载荷和附加的弯曲载荷，从而模拟涡轮叶片考核截面服役过程中的复杂应力场。2CN109632285A说明书1/3页一种涡轮叶片高温疲劳试验夹具技术领域[0001]本发明涉及航空发动机涡轮叶片高温疲劳试验，属于航空发动机技术领域，在此基础上可以进行模拟涡轮叶片考核截面复杂应力场的高温疲劳试验，测试涡轮叶片寿命，为航空发动机安全可靠地工作提供保障。背景技术[0002]航空发动机涡轮叶片服役条件恶劣，高速旋转状态下离心载荷使涡轮叶片产生拉伸应力，积叠线不与径向线重合的涡轮叶片在离心载荷作用下还将产生弯曲应力；气动载荷主要以表面压力的形式作用在涡轮叶片表面上，由于叶片不同部位气动载荷分布的不均匀性，涡轮叶片还将承受弯曲力矩、扭转力矩。涡轮叶片的复杂应力场是标准试件和叶片近似试件所难以模拟的，因此，在准确模拟真实涡轮叶片考核截面复杂应力状态的基础上开展高温疲劳试验对于涡轮叶片的定寿研究、故障分析和预防有重要意义。[0003]北航闫晓军等针对涡轮叶片疲劳试验研制了涡轮叶片夹具(闫晓军,聂景旭.定向结晶涡轮叶片蠕变/疲劳寿命的试验与分析[J].航空动力学报,2005,20(6):925-931.)，该夹具利用互相垂直的两对销轴将夹具的主要零件进行连接，每个销轴联接的两个